在全球半导体行业中,台积电和三星在先进制程领域的激烈竞争吸引了众多目光,而中国企业在这场竞争中亦备受期待。然而,对中国的晶圆代工产业而言,如今更为重要的则是成熟制程(28nm及以上)领域的较量。在这一过程中,光刻胶的角色不容小觑,成为了讨论和关注的焦点。
截至目前,国产光刻胶产业仍显得相对薄弱。在I线(365nm)水平上,其市场占有率仅为10%左右,而在DUV(28nm及以上)技术上更是处于早期渗透阶段,EUV(28nm以下)的光刻胶几乎实现了零国产化。光刻胶是一个高度定制化的产品,企业若无大量稳定的订单需求,难以实现规模化生产,制约了新进入者的发展。因此,中国的光刻胶制造商除了投入研发之外,未来几年成熟制程晶圆代工的扩张速度,将可能成为影响其发展速度的关键因素。
值得一提的是,韩国企业已意识到成熟制程的重要价值。近期,韩国学界提出组建专门攻克成熟制程的“韩积电”项目,因这类制程在带动上下游中小企业的发展方面贡献显著。由于三星在先进制程领域逐渐落后,中韩在成熟制程上的竞争将愈发激烈。
近期,厦门的恒坤新材成功提交科创板上市申请,成为光刻材料和前驱体材料研发及生产的重要企业。据招股说明书,恒坤新材计划通过上市募集12亿元人民币,重点推进集成电路材料的相关项目。在全球半导体竞争加剧和国内IPO审核日趋严格的背景下,恒坤新材的上市申请显得格外引人关注。
随着中美科技竞争加剧,确保半导体制造所需关键材料的供应安全成为中国政府的一项重要政策目标。而在半导体制造中,光刻胶的重要性甚至可与光刻机相提并论。光刻胶是一种对紫外线敏感的聚合物,它不仅是芯片制造的核心材料,更是科技自主的重要基石。在全球科技竞争加剧的背景下,光刻胶的供需矛盾日益凸显,成为制约半导体产业发展的“卡脖子”问题。尤其对中国而言,面对国际市场的封锁和技术壁垒,攻克高端光刻胶的瓶颈已成为国家科技战略的重中之重。
光刻胶(Photoresist)作为重要的战略物资,广泛应用于半导体制造、显示器面板和印刷电路板的精密加工中。其通过光照实现图案化,使特定区域发生化学变化,从而完成电路或器件的结构转移。作为集成电路制造过程中的核心材料,光刻胶的表现关系到芯片的精准程度和生产良率。在芯片制造过程中,硅片会均匀涂覆光刻胶,之后利用掩膜版进行曝光。光刻胶根据曝光后发生的化学反应,被分为正性和负性光刻胶。正性光刻胶在曝光后受光照部分在显影过程中会被去除,而负性光刻胶则相反。
光刻胶的进一步分类依据曝光波长的不同,包括G线光刻胶(436nm)、I线光刻胶(365nm)、KrF光刻胶(248nm)、ArF光刻胶(193nm)和EUV光刻胶(13.5nm)。随着光刻技术的发展,光刻胶的工艺也需不断革新,以适应更短波长的光源需求,设计新的聚合物并降低光吸收率,提高光的敏感度。
长期以来,以美日企业为主导,尤其是日本的合成橡胶(JSR)、东京应化(TOK)、信越化学和住友化学等公司在全球光刻胶市场中占据绝对优势。在高端半导体光刻胶市场中,日本企业的市场份额更是超过80%。凭借深厚的技术积累与持续的研发投入,他们不仅主导了光刻胶的核心技术,也引领了行业的发展方向。亚洲地区因此成为全球半导体制造活动的重心,自然也成为光刻胶需求的最大市场。
尤其在中国大陆,随着半导体产业的快速扩张,对光刻胶的需求急剧增长。从2019年到2023年,中国光刻胶市场的年均复合增长率达到23%,市场规模已达到121亿元人民币,占全球光刻胶总销售额的五分之一,并且这一比例仍不断上升。虽然中国也有光刻胶产业,但由于起步较晚,主要集中在中低端市场。比如在普通的PCB(印刷电路板)光刻胶市场,中国的产值已占全球的70%;而在显示面板光刻胶领域,国产品牌则占有约35%的市场份额,然而仍以中低端产品为主,高端产品几乎完全依赖进口。
在复杂且关键的半导体光刻胶领域,中国几乎完全依赖进口,尤其在EUV光刻胶方面完全为零的国产化率。KrF和ArF光刻胶的国产化率分别仅为1-2%和不足1%,而G线和I线光刻胶的国产化率也仅为约10%。随着中国半导体行业向更精细制程节点如28纳米、14纳米甚至更小尺寸的科技推进,对高端光刻胶的需求也不断上升。
在当前中国面临EUV光刻技术受限的大环境下,通过多重曝光和浸没式光刻技术已成为国内半导体产业突破技术节点的关键路径,进一步推动了对高质量光刻材料的需求。同时,闪存中的3DNAND技术和逻辑芯片向FinFET结构的转变等新趋势也对光刻材料提出更高的要求,推进光刻材料的持续演进。
由于高端国产光刻胶产品的供给短缺,已成为制约行业发展的瓶颈。面对国际上日益严峻的围堵政策,中国必须提升光刻胶国产化水平,以确保半导体供应链的安全。2019年,日本政府曾宣布加强对包括光刻胶在内的关键材料的出口管制,直接对韩国半导体企业带来巨大影响,三星和SK海力士面临极大风险,日均亏损达5万亿韩元,直到2023年才逐步恢复出口。
这一系列事件引发了全球对于供应链安全的关注,并警示了中国可能面临的风险。尽管日本尚未对中国光刻材料实施大规模出口限制,但美国的高科技产业打压已显著增加了被封锁的可能性。2022年,美国政府明令禁止向中国出口某些半导体制造设备及相关材料,这直接导致杜邦等公司开始削减对中国市场的供应,特别是高端的ArF和KrF光刻胶。
2023年,日本实施了新的出口管制措施,限制了23种类别的半导体制造设备的出口,虽然没有针对光刻胶的明确限制,但那里仍在向光刻胶厂商施加控制。与此密切相关的是,今年6月,受日本政府支持的日本产业革新投资机构(JIC)以9093亿日元的价格收购了光刻胶供应商JSR,意在强化对这一材料的统治。
而美国则通过外交手段,游说其它国家和地区联合限制对华半导体产品的出口,试图加大对中国高技术产业的打压。近年来,中美之间的科技博弈愈演愈烈,光刻胶行业作为核心之一,日益受到重视。高端光刻胶的保质期较短,只有半年左右,无法进行大规模囤积。若供应端发生问题,如国际贸易摩擦,这必将对国内的光刻胶企业的研发和生产造成巨大影响。
在面对外部压力和满足自身发展需求的推动下,中国亟需建立一个自主可控的光刻胶产业。光刻胶的研发过程是一个复杂多面的问题,涉及精细化工的配方和质量控制等多个专业领域,技术积累及工艺设计难度极高。尤其是在FinFET和3DNAND等先进工艺的应用背景下,光刻胶需在常规和特殊条件下均能出色表现,以确保高分辨率图形的准确转移与稳定性。
虽然中国光刻胶产业在近几年取得了一定进展,但在研发转化市场应用的过程中依然面临挑战。光刻胶主要客户为晶圆制造商,他们对光刻胶的质量要求极其严苛,任何细微失误都会导致高额成本。因此,新光刻胶产品必须经过长达两年的认证过程,才能进入市场。这进一步加剧了新进入者的难度,尤其是面对日本和美国长时间形成的市场垄断。
中国的光刻胶制造商必须依靠稳定的产品品质和服务,才有机会在市场中展开竞争。作为“后来者”,国产光刻胶企业面临的市场要求与挑战不亚于国际顶尖企业。只有通过持续努力与创新,中国的光刻胶企业才能逐步缩小与国际先进水平的差距,最终在全球竞争中赢得一席之地。这不仅是技术上的比拼,更是对企业耐心和毅力的考验。返回搜狐,查看更多